海上风电场的阵列海缆与送出海缆,拿陆上同一电压等级电缆的经验去套,会漏掉三处差别。这三处差别决定了耐压与介损在海上各自能站到什么位置。
头一处是长度,一条 35 千伏阵列海缆常以公里计,送出海缆可以到十几公里。电缆的电容量随长度线性增长,几公里长的 35 千伏海缆,电容量往往落在微法量级。这个数直接决定耐压试验要配多大容量的电源,也决定工频能不能上得去。
第二处是修复代价,陆上电缆挖开便能处理,海缆要动船、要看海况、要等作业窗口。一次不必要的击穿,赔进去的不只是这一段缆,还有船期与发电量。这让“能不能只做无损的那一项”从技术问题变成了工程问题。
第三处是缺陷类型,海缆真正难缠的不是机械损伤,是水树老化与接头进水。这两类缺陷在早期都不表现为击穿,而是表现为绝缘整体性能的缓慢漂移。耐压试验对它们是钝的,介电响应这一类测量对它们才敏感。
三处差别把两把尺推到了不同位置:一把管能不能投运,一把管还能用多久。要分清边界,得先看标准把这两把尺分别放在哪一章。
海缆的标准体系里,验收与运行是分开的两本。DL/T 1279-2025 是验收规范,适用于 500 千伏及以下交联聚乙烯绝缘海底电力电缆线路,覆盖出厂验收、过程验收、竣工验收三个阶段,2025 年 9 月 28 日发布、2026 年 3 月 28 日实施,代替 2013 版。
DL/T 1278-2025 是运行规程,适用于 10 千伏及以上交流海底电力电缆,规定线路运维的技术要求、巡视检查、带电检测、状态监测、状态评价、通道及附属设施等内容,发布与实施的日期和验收规范相同,同样代替 2013 版。
两本不互相规定对方的判据,验收阶段要回答“这条缆能不能投运”,运行阶段要回答“这条缆现在处在老化的哪一段”。把运行阶段的指标搬到验收单上,或者反过来,都属于串层。
运行规程这一侧的安排值得多看两眼,它的适用范围把工程验收、巡视检查、安全防护、带电检测和状态监测、状态评价、通道及附属设施、设备维护并列写在一起。这一组并列透出一个方向:海缆的常态评估靠带电检测与在线监测撑着,不需要年年停电。耐压试验在运行阶段之所以稀少,与这个安排是配套的。
还有一个现实要交代清楚,海缆交接试验目前没有全国性的专用规范,能落到条款层面的成文依据是地方标准。DB32/T 4365-2022 是江苏省地方标准,适用于 66 千伏及以下电压等级交联聚乙烯绝缘海底电缆线路的交接试验。本文后面引的每一组电压与时间,都带着这个适用范围,超出 66 千伏或走出江苏,便要另找依据。
先看清单。DB32/T 4365-2022 第 5 章列出的试验项目只有四项:相位检查、主绝缘电阻测量、时域反射定位测试、主绝缘交流耐压试验。四项里没有介损,也没有介质损耗因数这一项。
主绝缘电阻这一项的做法在第 6.2 节:耐压前后各测一次,用 2500 伏直流,逐相测量。它的评价口径在第 7.1 节,与出厂值或上次测量值相比不应明显下降。这一项的潜台词值得记下来:连绝缘电阻都不是拿一个阈值去卡,而是拿历史值去比。海缆的绝缘评估从头到尾都是比对,不是卡线。记牢这点。
介损为什么不进清单,理由并不复杂。交接试验需要一个明确的通过与不通过,而介损在现场拿不到这样的判据。导体温度不知道,残余电荷放没放干净不确定,终端表面的泄漏会掺进来,护层的接地方式一改,读数便跟着变。同一条缆上午和下午测出来能差出一截,这样的量进不了验收单。
头一条边界在这里落下来:想用介损去替代交接耐压,标准不支持。耐压是交接阶段的主项,介损不是。
接着还有一条:既然介损在交接清单里缺席,它是不是在海缆上根本没有位置。答案是否定的,它在另外两个地方出场,而且出场的姿态完全不同。
GB/T 32346.1-2015 是额定电压 220 千伏交联聚乙烯绝缘大长度交流海底电缆及附件的试验方法与要求,现行,2015 年 12 月 31 日发布、2016 年 7 月 1 日实施。适用于海底用 220 千伏单芯与三芯交联聚乙烯绝缘大长度交流海缆及光纤复合海缆,含工厂接头、修理接头、海陆过渡接头、终端。写海上风电的稿子要留一句:它不适用于海上浮动平台的动态电缆。
这份标准的试验条件写得很清楚:环境温度(20±15)摄氏度,工频试验电压的频率为 49 赫兹至 61 赫兹,波形应基本为正弦波,电压以均方根值表示。这几句是后面所有数值的共同前提。
型式试验里的介损条款给出了海缆上少见的硬判据。只通过导体电流把试样加热,加热到导体温度 95 摄氏度至 100 摄氏度,随后在工频电压 127 千伏(U₀)与该温度下测量 tanδ,测量值不应大于 0.0008。
这个 0.0008 有三个限定条件必须一起读:导体温度 95 摄氏度至 100 摄氏度,电压恰好是 U₀,对象是型式试验的试样。三条里少任何一条,这个数都不能直接拿去判现场海缆。现场测不到 95 摄氏度的导体温度,也常常凑不出恰好 U₀ 的工频电源,于是这把尺在船上用不上。它是型式试验的尺,量的是设计与制造质量。搬不到船上。
同一章的局放条款也值得放在一起看。测量灵敏度为 5 皮库或优于 5 皮库,电压逐步升至 222 千伏(1.75U₀)保持 10 秒,再缓慢降至 190 千伏(1.5U₀),试样在 190 千伏下应无超过申明灵敏度的可检测放电。局放与介损在这一章里是并列的型式试验项目,到了现场却走上了两条不同的路。
DL/T 1279-2025 在出厂验收与竣工验收两个阶段,把时域反射仪试验、宽频阻抗测试、高压频域介电响应测试列为宜开展的辅助检测项,其测量值作为后续过程验收与运维比对的基准。
关键在“基准”两个字——它不给你合格线,它给你一条初始曲线。三年后再在同一条缆上测一次,两条曲线的差别才是信息。这解释了为什么介损类的测量在项目前期容易被砍掉,它当下不产生结论。也解释了为什么砍掉之后若干年会后悔,因为没有基准,后面测出来的数无从比对。
做法上,介电响应是在多个频率上测电容与损耗,扫频通常取运行相电压的 25%、50%、75%、满值几档,靠曲线的形状而不是单个数值做判断。水树的频域响应与附件、沿面爬电电流的影响可以分开,这一点是单频介损做不到的。
DB32/T 4365-2022 的总则里还有一条把基准值串起来的要求:交接数据应与出厂数据比对。有了出厂基准,竣工时测的那条曲线才有落点。有了竣工基准,运行阶段测的那条曲线才有落点。三段数据连成一条线,介损类的测量才算真正开始干活。看的是变化。
耐压这把尺在现场有三条技术路线,选哪一条取决于海上能不能把设备摆开。
变频串联谐振是主线,DB32/T 4365-2022 第 6.4.1 节要求设备符合电缆交流电压试验方法标准的试验设备条款,频率按 DL/T 474.4-2018 第 4.1 条取 20 赫兹至 300 赫兹。频率放宽到这一区间,是为了让谐振装置用较小的电源容量去顶起海缆的大电容。那份试验方法标准的现行版本是 GB/T 3048.8-2025,2025 年 10 月 5 日发布、2026 年 5 月 1 日实施,归口全国电线电缆标准化技术委员会。
这一条可以自己算一算,工频下给一条几公里长、电容量在微法量级的海缆加压,需要的无功功率在兆乏量级,船上与平台上都拿不出这样的电源。把频率抬到几十赫兹甚至上百赫兹,电抗器的补偿作用便显现出来,电源侧的容量要求随之降下来。代价是试验电压的频率偏离工频,报告里要写明实际频率,方便日后与同条件的数据比对。
0.1 赫兹超低频与振荡波是备选。第 5.2 节写明:海上环境不满足变频串联谐振条件时,可选择 0.1 赫兹超低频(优先推荐)或振荡波。走这两条路通过之后,允许先做 24 小时带电检验并带载运行,但应尽早补做变频谐振耐压。这句话把备选的位置摆得很正,它是过渡,不是替代。别当正选。
三套电压与时间档位列在下面,要看清楚的是,同一电压等级下“新投运”与“非新投运”分属两档,新旧混合的线路按非新投运这一档走。
表1 海缆交接试验三套耐压路线的电压与时间(依据 DB32/T 4365-2022,适用于 66 千伏及以下交联聚乙烯绝缘海底电缆线路,江苏省地方标准)
| 路线 | 电缆额定电压 | 新投运 | 非新投运或新旧混合 | 依据 |
|---|---|---|---|---|
| 变频串联谐振 | 21/35 与 26/35 | 2.5U₀ 保持 5 分钟,或 2U₀ 保持 60 分钟(优先推荐后者) | 2.0U₀ 保持 5 分钟,或 1.6U₀ 保持 60 分钟 | 表 1 |
| 变频串联谐振 | 38/66 | 2.0U₀ 保持 60 分钟 | 1.6U₀ 保持 60 分钟 | 表 1 |
| 0.1 赫兹超低频 | 21/35 | 峰值 53 千伏保持 15 分钟,或 42 千伏保持 60 分钟 | 同上 | 表 2 |
| 0.1 赫兹超低频 | 26/35 | 峰值 65 千伏保持 15 分钟,或 52 千伏保持 60 分钟 | 同上 | 表 2 |
| 0.1 赫兹超低频 | 38/66 | 峰值 90 千伏保持 15 分钟,或 72 千伏保持 60 分钟 | 同上 | 表 2 |
| 振荡波 | 21/35 | 新安装或大修后试验电压峰值 60 千伏 | 同上 | 表 3 |
| 振荡波 | 26/35 | 新安装或大修后试验电压峰值 74 千伏 | 同上 | 表 3 |
| 振荡波 | 38/66 | 新安装或大修后试验电压峰值 99 千伏 | 同上 | 表 3 |
三条路线换的是电源容量与加压时间,换来的是同一件事:在规定电压下撑满规定时间不发生击穿与闪络。输出的结论是二值的,通过或者不通过。不给分数。
第 6.4.1.5 节把变频谐振的加压程序写成了可照着做的完整顺序。升压从零开始,不可冲击合闸,额定电压满值以前均匀升压。升到 50% 额定电压维持 2 分钟,升到额定电压维持 1 分钟。随后以每秒 2% 试验电压的速率升到试验电压,维持 60 分钟(或 5 分钟)。结束后迅速均匀降压到零,再切断电源。
中间那两级停留不是走过场。升到一半先停 2 分钟,看的是电压与电流稳不稳。到额定电压再停 1 分钟,看的是终端与接头有没有异样。两级停留给了人观察的时间,也给了保护装置动作的时间。
还有一道前置门槛容易被漏掉。第 6.4.1 节写明:主绝缘电阻低于 30 兆欧时不宜进行主绝缘耐压试验。耐压不是筛查手段,它是确认手段。绝缘已经低到 30 兆欧以下,硬加电压只会把隐患变成事故。先测绝缘电阻,再决定要不要上耐压,顺序别反。
超低频这一路还有几项设备侧的要求。输出幅值不稳定性应小于 1%,额定电压下波形不失真负载电容能力不小于 1.5 微法。应采用峰值电压表在被试电缆端侧测量试验电压值。输出端应接阻尼电阻,测量仪器输出端应并联放电管或浪涌吸收器,控制电源与仪器电源应隔离接地。设备本身还带一段长度不小于 30 米的特制柔性连接电缆,这一段是海上平台接线时要专门考虑的。
耐压与介损的分工,用一句话讲不完,拆开看更清楚。
耐压管能不能撑住。它在远高于运行电压的水平上加一段时间,把扛不住的缺陷直接逼出来,给出通过与不通过。
介损管现在处在老化的哪一段。它在运行电压附近测量绝缘的损耗水平,给出一个可以逐年比较的量。它不逼缺陷暴露,它记录绝缘的状态。两码事。
介损要能用,得先满足三个前提。温度是头一个。GB/T 32346.1-2015 的 0.0008 是在导体温度 95 摄氏度至 100 摄氏度下给的,现场测不到这个温度,读数要换算到参考温度才可比。第二个前提是基准,DL/T 1279-2025 的定位已经说得明白,测出来的数是留作比对的基准,不是当场判合格的线。第三个前提是接线,长海缆的端部泄漏与护层的接地方式会掺进结果,接线方式一旦固定下来便不要轻易改。
定位能力上两者都不完整,缺的地方不一样。耐压击穿了知道有事儿,但不知道在哪儿,得靠时域反射去定位。附录 B 给出的算法是 L 等于波速乘时间差再除以 2,海缆有完整金属屏蔽,厂内转盘上与敷设完成后的波速应相同,这个前提让波速可以沿用出厂值。介损连位置都给不了,它给的是整条缆的总体水平。
把两把尺摆进时间轴上看,分工更清楚。投运前那一次靠耐压把关,同时把介电响应的曲线测下来存档。投运后的头几年靠带电检测与在线监测过日子,停电窗口来了才做一次介电响应的复测,与存档曲线比一比。比出明显偏离,再动用耐压去确认,或者安排进一步定位。这个顺序把占窗口的一次性试验留到该用的时候,把不占窗口的比对做在平时。
表2 耐压与介损在海缆绝缘评估中的分工
| 维度 | 耐压试验 | 介损与介电响应 |
|---|---|---|
| 回答的问题 | 这条缆能不能投运 | 这条缆的绝缘现在处在老化的哪一段 |
| 施加的电压水平 | 1.6U₀ 至 2.5U₀ 量级 | 运行相电压的 25% 至满值 |
| 输出的结论 | 通过与不通过,二值 | 一个逐年可比的量或一组曲线 |
| 成文判据所在 | 交接试验规范与现场导则 | 型式试验条款与介电响应基准 |
| 对水树与接头进水 | 早期不敏感 | 早期敏感 |
| 能否定位缺陷 | 不能,需配合时域反射 | 不能,只反映整体水平 |
| 主要前提 | 绝缘电阻先过 30 兆欧门槛 | 温度换算、基准曲线、接线固定 |
两把尺不是二选一。交接阶段以耐压为主,运行阶段介损类的比对才是常态手段,因为海上的停电窗口很紧,不能年年靠耐压去赌。
海缆试验做不成,很多时候不是设备不行,是窗口与接线没排好。
环境这一组要求写在第 4.5 节,温度 5 摄氏度至 35 摄氏度,相对湿度不宜大于 80%。不应在六级及以上大风、五级及以上海况下作业,雷雨、大雾、大雪天气同样不应作业。宜避开强电磁干扰,宜避开涨落潮。这几条合起来,把一年里能干活的日子削掉一截,排计划时要留出富余。别排满。
接线这一组写在第 4.6 节,单相试验时,金属屏蔽、金属护套、其他两相导体一起接地。线路两端应与开关柜、变压器断开,避雷器与电压互感器应拆除,电流互感器二次应短接。试验前后应充分放电。终端应清洁干燥。
长度带来的额外要求落在振荡波这一路。第 6.4.3 节写明,线路长度大于 5 公里时宜从电缆两端分别测试,目的是提高局放检测与定位的准确度。长海缆从一端加压,信号传到另一端已经衰减得差不多,两端各测一次才能覆盖全长。
耐压与局放的关系,总则第 4.1 节给了一个方向:主绝缘耐压试验宜与局放检测同时进行,新投运部分与非新投运部分分别评价。超低频这一路也要求逐相进行,宜同步进行高频局放检测。
表3 海上作业的环境与接线条件(依据 DB32/T 4365-2022 第 4 章与第 6.4 节)
| 类别 | 具体要求 | 出处 |
|---|---|---|
| 温度与湿度 | 5 摄氏度至 35 摄氏度,相对湿度不宜大于 80% | 4.5 |
| 风与海况 | 六级及以上大风、五级及以上海况不应作业 | 4.5 |
| 天气 | 雷雨、大雾、大雪不应作业 | 4.5 |
| 潮汐与干扰 | 宜避开涨落潮,宜避开强电磁干扰 | 4.5 |
| 单相试验接地 | 金属屏蔽、金属护套、其他两相导体一起接地 | 4.6 |
| 与设备隔离 | 两端与开关柜、变压器断开,避雷器与电压互感器拆除,电流互感器二次短接 | 4.6 |
| 放电与终端 | 试验前后充分放电,终端清洁干燥 | 4.6 |
| 长线路 | 长度大于 5 公里时振荡波宜从两端分别测试 | 6.4.3 |
通过的判据写在第 7.2.1 节:在规定电压与持续时间内无击穿及闪络,即为通过。这一句看着简单,执行时靠的是对异常征兆的识别。
第 7.2.2 节列了四种应当停止升压、降压停电查明原因的征兆:电压表摆动大,电流表急剧增加,调压器继续升压而电压基本不变甚至下降,出现异味、烟雾、异响或闪络。查明之后分流:属于本体缺陷的判为不合格。属于受潮或脏污的,可清洁干燥或另做终端后重做。
第 7.2.3 节是一条常被忽略的硬规定:电源中断,经查明非本体缺陷引起的,恢复后应重新进行完整的耐压试验。已经过去的时间不能补上,只能从头再来。海上作业遇到中断的概率不低,这一条要在排窗口时算进去。补不回来。
第 7.2.4 节要求判断是否“假击穿”。外部闪络、保护动作、接地不良都可能被当成电缆本体的击穿,直接判废代价太大。
局放这一侧的判据在第 7.3 节。即使不击穿,存在明显局放信号也应重视。排除背景干扰后,不应检出具有绝缘内部放电特征的异常信号。振荡波这一路按 DL/T 1576-2016 附录 C 的图谱做分析。同步检测用的高频局放频段为 1 兆赫至 300 兆赫,用高频电流互感器或电容耦合传感器,且应在单独的加压回路中进行。
表4 耐压过程中的异常征兆与处置分流(依据 DB32/T 4365-2022 第 7.2 节)
| 情形 | 当场处置 | 结论走向 |
|---|---|---|
| 电压表摆动大 | 停止升压、降压停电查明原因 | 视查明结果定 |
| 电流表急剧增加 | 停止升压、降压停电查明原因 | 视查明结果定 |
| 调压器继续升压而电压基本不变甚至下降 | 停止升压、降压停电查明原因 | 视查明结果定 |
| 出现异味、烟雾、异响或闪络 | 停止升压、降压停电查明原因 | 视查明结果定 |
| 查明属本体缺陷 | 终止试验 | 判为不合格 |
| 查明属受潮或脏污 | 清洁干燥或另做终端 | 可重做 |
| 电源中断且非本体缺陷引起 | 恢复后重新进行完整耐压试验 | 已过时间不补 |
| 疑似假击穿 | 排查外部闪络、保护动作、接地不良 | 不直接判废 |
配设备先看两个参数:电缆的长度与电容量决定耐压侧,能否建立基准曲线决定介损侧。
耐压侧,北京康高特(KGT)代理的 MEGGER VLF CR-60HP 是明确面向长海缆的一款。它输出 0.1 赫兹余弦方波,可按 VDE、IEC、IEEE 的要求做标准符合性试验。36 千伏等级电缆做 3U₀,66 千伏等级电缆做 1.67U₀。测试能力 6.5 微法,允许在标准 0.1 赫兹频率下三相同时加压,覆盖长度可达 20 公里的电缆。它带泄漏电流测量、内置放电单元、击穿识别,可切换到直流模式做正负极性的直流试验,配合 ESG NT 跨步电压探针还能定位护层故障。海上风电场的长海缆,是它写进产品定位的场景。
想把耐压与诊断做在一台设备上,北京康高特(KGT)代理的 MEGGER TDS NT 更合适。它有 40 千伏与 60 千伏两种版本,用 0.1 赫兹余弦方波的斜率等效工频,同时提供阻尼交流加压,可在加压过程中做局放诊断与定位。阻尼交流这一路本身属非破坏性,老电缆的状态检修也能用。设备内置放电单元、接地回路监视、击穿识别,软件带自动校准、信噪比显示、实时局放图谱,测完一键出报告。
介损侧,北京康高特(KGT)代理的 MEGGER IDAX 300 与 IDAX 350 走的是介电频响这条路。它们在多个频率上测电容与损耗,配合 VAX220 或 VAX230 高压放大器(20 千伏与 30 千伏)可用于交联聚乙烯电缆的状态评估。扫频在运行相电压的 25%、50%、75%、满值几档上做,靠曲线对比识别水树,并把水树的响应同附件与爬电电流的影响分开。仪器带个体温度校正,把结果换算到 20 摄氏度参考温度,正好对上“温度换算”这个前提。
电压等级较低的场合与实验室比对,还有北京康高特(KGT)代理的 MEGGER DELTA4000。它是 12 千伏的功率因数与介损测试仪,配谐振电感后在 10 千伏下调谐电容可达 1 微法,电流可扩展到 12 千伏下 4 安。
配法上有一条经验值得留下:耐压设备按电缆的长度与电容量去选,选小了升不到试验电压。介损设备按能否建立并复现基准曲线去选,选错了只能得到一个孤零零的读数。两类的选型口径不同,混在一起比参数没有意义。
结语:两把尺,两条边界
耐压管能不能投运,介损管还能用多久。这句话讲起来顺,落到标准上要拆成三条边界才不会出错。
头一条,交接阶段不要用介损去替代耐压。交接试验的项目清单里没有介损,主项是主绝缘交流耐压,介损类的测量是宜开展的辅助项,测了是为了留基准。
第二条,不要把型式试验的 0.0008 搬到船上。那个数带着导体温度 95 摄氏度至 100 摄氏度、电压恰好 U₀、对象是型式试样三个限定条件,现场凑不齐。
第三条,没有基准曲线的单次介损读数,解读不出什么。DL/T 1279-2025 把介电响应定在基准值这个位置上,理由正在于此。
把这三条记住,介损与耐压的适用边界便清楚了:一个管当下能不能送电,一个管往后还能用多久,谁也替不了谁。